(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め設定された複数の撮像位置の撮像を撮像手段が行うことにより画像を取得する撮像工程と、
前記撮像位置にて前記撮像手段で撮像された画像と予め保存されている画像とを比較し、両画像間の相関演算値により現在の撮像位置を判定する撮像位置判定工程と、
前記複数の撮像位置のうちいずれかに前記撮像手段が静止していることを判定する静止判定工程と、を有し、
前記静止判定工程により前記撮像手段が静止していると判定された場合、前記撮像位置にて前記撮像手段で撮像された画像と予め保存されている画像とを比較する撮像位置判定方法。
【請求項２】
予め設定された複数の撮像位置の撮像を撮像手段が行うことにより画像を取得する撮像工程と、
前記撮像位置にて前記撮像手段で撮像された画像と予め保存されている画像とを比較し、両画像間の相関演算値により現在の撮像位置を判定する撮像位置判定工程と、を有し、
前記撮像位置判定工程において、前記相関演算値が規定の値に満たない時、前記予め保存されている画像の更新及び背景画像を用いた動物体の検出は行わない撮像位置判定方法。
【請求項３】
前記撮像位置判定工程で判定された現在の撮像位置に対応した背景画像を用いて動物体を検出する動物体検出工程を備えた請求項１又は請求項２に記載の撮像位置判定方法。
【請求項４】
前記撮像位置判定工程で、前記撮像位置にて前記撮像手段で撮像された画像と予め保存されている画像とを比較する際、両画像に含まれるノイズを低減させて比較する請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の撮像位置判定方法。
【請求項５】
前記撮像位置判定工程で、前記撮像位置にて前記撮像手段で撮像された画像と予め保存されている画像とを比較する際、両画像に含まれる特徴点を相互に照合することにより、前記両画像に含まれる画素のズレを補正する請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の撮像位置判定方法。
【請求項６】
前記撮像位置判定工程における前記予め保存されている画像は、最新の画像に逐次更新される請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の撮像位置判定方法。
【請求項７】
予め設定された複数の撮像位置の撮像動作を行うことにより画像を取得する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像された画像と予め保存されている画像とを比較し、両画像間の相関演算値により現在の撮像位置を判定する撮像位置判定手段と、
前記複数の撮像位置のうちいずれかに前記撮像手段が静止していることを判定する静止判定手段と、を備え、
前記静止判定手段により前記撮像手段が静止していると判定された場合、前記撮像位置にて前記撮像手段で撮像された画像と予め保存されている画像とを比較する撮像位置判定装置。
【請求項８】
予め設定された複数の撮像位置の撮像動作を行うことにより画像を取得する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像された画像と予め保存されている画像とを比較し、両画像間の相関演算値により現在の撮像位置を判定する撮像位置判定手段と、を備え、
前記撮像位置判定手段において、前記相関演算値が規定の値に満たない時、前記予め保存されている画像の更新及び背景画像を用いた動物体の検出は行わない撮像位置判定装置。
【請求項９】
請求項７又は請求項８記載の撮影位置判定装置と、
前記撮像位置判定装置で判定された現在の撮像位置に対応した背景画像を用いて動物体を検出する動物体検出装置と、
を備えた侵入者検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予め設定された複数の撮像位置を巡回してシーケンシャル撮像動作を行うカメラを備えた侵入者検知システムに用いて好適な撮像位置判定方法及び撮像位置判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上述したカメラを用いた侵入者検知システムでは、カメラから出力されるカメラ移動のタイミングや移動した位置の情報を基にシーケンス動作に対応した画像センサのチャネルの切替えを行う。画像センサは、動く物体（以下、動物体）を検知するセンサである。
【０００３】
図５は、従来の侵入者検知システムの概略構成を示すブロック図である。図５において、カメラ２００は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）やＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子を有する撮像部１０１と、この撮像部１０１のズーム調整を行うと共にパン、チルトの首振りを行う駆動部１０２とを備える。
【０００４】
カメラ２００は、複数の撮像位置の設定が可能であり、設定された複数の撮像位置に順次カメラを振って行く。図５ではＡからＥの５つの撮像位置が設定されており、撮像位置Ａから撮像位置Ｅまで順にカメラが振られる。撮像位置Ｅまで振られた後は再び撮像位置Ａから順に同様の動作を繰り返す。すなわち巡回動作を行う。この巡回動作がシーケンシャル撮像動作である。シーケンシャル撮像動作中に駆動部１０２から移動中（静止中）信号と撮像位置信号が出力され、情報選択部１１０に入力される。情報選択部１１０は、駆動部１０２からの移動中（静止中）信号と撮像位置信号に基づいて画像センサのチャネルの切替えを行う。例えば、カメラ２００が撮像位置Ｃにあれば、撮像位置Ｃに対応する画像センサのチャネルに切替える。
【０００５】
カメラ２００の撮像部１０１からは映像信号が出力される。この映像信号は差分生成部１２０に入力される。差分生成部１２０は、前述した画像センサに相当するものであり、背景差分法に基づく処理を行う。すなわち、カメラ２００の撮像部１０１から出力された映像信号からカメラ２００のシーケンシャル撮像動作に対応した背景参照画像との差分を生成する。ここで、背景差分法とは、現フレーム画像から予め作成しておいた背景の画像を差し引くことにより移動体の領域を検出する方法である。例えば、カメラ２００の撮像位置が「Ｃ」であった場合、この撮像位置Ｃの画像に対応する前回巡回時の画像（背景参照画像）との差分をとることで移動体の領域を検出する。このときの背景参照画像は撮像位置Ｃの情報に割り当てられたチャネルに存在する。
【０００６】
一方、従来の侵入者検知システムにおいて、複数台のカメラを有する場合、カメラ毎にフレーム単位でフレームコードを付けて、フレームコードの一巡回数からカメラ台数を認識することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−００９０８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来の侵入者検知システムにおいては、カメラの移動や撮像位置の情報を出力できる機能を有するカメラでなければ、シーケンシャル撮像動作における撮像位置の判定を行うことができない。また、カメラのメーカーによっては、出力されるカメラの移動や撮像位置の情報が異なる。すなわち、システム構成に制限がある。
【０００９】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、カメラの移動や撮像位置の情報を出力できる機能を有しない一般的なカメラであったり異なるメーカーのカメラであってもシーケンシャル撮像動作における撮像位置の判定を行うことができる撮像位置判定方法及び撮像位置判定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の撮像位置判定方法は、予め設定された複数の撮像位置の撮像を撮像手段が行うことにより画像を取得する撮像工程と、前記撮像位置にて前記撮像手段で撮像された画像と予め保存されている画像とを比較し、両画像間の相関演算値により現在の撮像位置を判定する撮像位置判定工程と、前記複数の撮像位置のうちいずれかに前記撮像手段が静止していることを判定する静止判定工程と、を有し、前記静止判定工程により前記撮像手段が静止していると判定された場合、前記撮像位置にて前記撮像手段で撮像された画像と予め保存されている画像とを比較する。
【００１１】
この方法によれば、撮像位置にて撮像手段で撮像された画像と予め保存している画像とを比較し、両画像間の相関演算値により現在の撮像位置を判定するので、撮像手段としてのカメラの移動や撮像位置の情報を出力できる機能を持たない一般的なカメラであっても撮像位置の判定を行うことができる。また、複数の撮像位置のうちいずれかに撮像手段が静止していることを判定し、撮像手段が静止していると判定した場合に、撮像位置にて撮像手段で撮像された画像と予め保存されている画像とを比較するので、撮像手段としてのカメラの移動や撮像位置の情報を出力できる機能を持たない一般的なカメラであっても撮像位置の判定を行うことができる。
【００１２】
また、本発明の撮像位置判定方法は、予め設定された複数の撮像位置の撮像を撮像手段が行うことにより画像を取得する撮像工程と、前記撮像位置にて前記撮像手段で撮像された画像と予め保存されている画像とを比較し、両画像間の相関演算値により現在の撮像位置を判定する撮像位置判定工程と、を有し、前記撮像位置判定工程において、前記相関演算値が規定の値に満たない時、前記予め保存されている画像の更新及び背景画像を用いた動物体の検出は行わない。
【００１３】
この方法によれば、撮像位置にて撮像手段で撮像された画像と予め保存している画像とを比較し、両画像間の相関演算値により現在の撮像位置を判定するので、撮像手段としてのカメラの移動や撮像位置の情報を出力できる機能を持たない一般的なカメラであっても撮像位置の判定を行うことができる。また、撮像位置にて撮像手段で撮像された画像と予め保存している画像の相関演算値が規定の値に満たない場合、予め保存されている画像の更新及び背景画像を用いた動物体の検出は行わないので、誤検出を防止できる。
【００１６】
また、上記方法において、前記撮像位置判定工程で判定された現在の撮像位置に対応した背景画像を用いて動物体を検出する動物体検出工程を備えた。
【００１７】
この方法によれば、現在位置に対応した背景画像を用いて動物体の検出を行うので、例えば侵入者検知システムにおいて侵入者を検知することができる。
【００１８】
また、上記方法において、前記撮像位置判定工程で、前記撮像位置にて前記撮像手段で撮像された画像と予め保存されている画像とを比較する際、両画像に含まれるノイズを低減させて比較する。
【００１９】
この方法によれば、撮像位置にて撮像手段で撮像された画像と予め保存している画像を比較する際、両画像に含まれるノイズを低減させて比較するので、高い精度で相関演算値を求めることができる。
【００２０】
また、上記方法において、前記撮像位置判定工程で、前記撮像位置にて前記撮像手段で撮像された画像と予め保存されている画像とを比較する際、両画像に含まれる特徴点を相互に照合することにより、前記両画像に含まれる画素のズレを補正する。
【００２１】
この方法によれば、撮像位置にて撮像手段で撮像された画像と予め保存している画像を比較する際、両画像に含まれる特徴点を相互に照合することで両画像に含まれる画素のズレを補正するので、高い精度で相関演算値を求めることができる。
【００２２】
また、上記方法において、前記撮像位置判定工程における前記予め保存されている画像は、最新の画像に逐次更新される。
【００２３】
この方法によれば、予め保存しておく画像を常に最新のものにするので、常に高い精度で相関演算値を求めることができる。
【００２６】
また、本発明の撮像位置判定装置は、予め設定された複数の撮像位置の撮像動作を行うことにより画像を取得する撮像手段と、前記撮像手段で撮像された画像と予め保存されている画像とを比較し、両画像間の相関演算値により現在の撮像位置を判定する撮像位置判定手段と、前記複数の撮像位置のうちいずれかに前記撮像手段が静止していることを判定する静止判定手段と、を備え、前記静止判定手段により前記撮像手段が静止していると判定された場合、前記撮像位置にて前記撮像手段で撮像された画像と予め保存されている画像とを比較する。
【００２７】
この構成によれば、撮像位置にて撮像手段で撮像された画像と予め保存している画像とを比較し、両画像間の相関演算値により現在の撮像位置を判定するので、撮像手段としてのカメラの移動や撮像位置の情報を出力できる機能を持たない一般的なカメラであっても撮像位置の判定を行うことができる。また、複数の撮像位置のうちいずれかに撮像手段が静止していることを判定し、撮像手段が静止していると判定した場合に、撮像位置にて撮像手段で撮像された画像と予め保存されている画像とを比較するので、撮像手段としてのカメラの移動や撮像位置の情報を出力できる機能を持たない一般的なカメラであっても撮像位置の判定を行うことができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、カメラの移動や撮像位置の情報を出力できる機能を有しない一般的なカメラでもシーケンシャル撮像動作における撮像位置の判定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本発明の一実施の形態に係る侵入者検知システムの概略構成を示すブロック図である。図１において、本実施の形態の侵入者検知システムは、カメラ１０と、静止判定部１３と、撮像位置判定部１４と、情報選択部１５と、差分生成部１６とを備える。カメラ１０は、ＣＭＯＳやＣＣＤ等の撮像素子を有する撮像部１１と、この撮像部１１のズーム調整を行うと共にパン、チルトの首振りを行う駆動部１２とを備える。
【００３１】
カメラ１０の撮像部１１は、前述したカメラ２００の撮像部１０１（図５参照）と同様のものであるが、駆動部１２はカメラ２００の撮像部１０２と違って移動中（静止中）信号及び撮像位置信号を出力する機能を有しない。すなわち、カメラ１０は、特別なものではなく一般的なものである。カメラ１０の撮像部１１からの映像信号は差分生成部１６及び静止判定部１３のそれぞれに入力される。静止判定部１３は、カメラ１０の複数の撮像位置Ａ、Ｂ、Ｃ…のうちいずれかにカメラ１０が静止していることを判定する。この場合、静止判定は画像の画素情報を照合することで行われる。
【００３２】
撮像位置判定部１４は、静止判定部１３によりカメラ１０が静止していると判定された場合、その時の撮像位置にてカメラ１０が撮像した画像と予め保存されている画像（背景参照画像）とを比較し、両画像間の相関演算値により現在の撮像位置を判定する。そして、判定した現在の撮像位置を撮像位置信号に変換して情報選択部１５及び差分生成部１６のそれぞれに入力する。撮像位置判定部１４は、ノイズ低減のためのローパスフィルタ（図示略）を有し、静止判定部１３でカメラ１０が静止していると判定された時の撮像画像と背景参照画像とを比較する際に、両画像に含まれる高域成分をそれぞれ低減させる。また、撮像位置判定部１４は、静止判定部１３でカメラ１０が静止していると判定された時の撮像画像と背景参照画像とを比較する際に、両画像に含まれる特徴点（例えばエッジ部分）を相互に照合して両画像に含まれる画素のズレを補正する。さらに、撮像位置判定部１４は、保存する画像すなわち背景参照画像を逐次最新のものに更新する。ノイズ低減処理、画素ズレ補正処理及び保存画像更新処理を行うことで、高い精度で相関演算値を求めることを可能としている。なお、画素のズレを補正する際、一定の領域を比較して行ってもよい。
【００３３】
情報選択部１５は、撮像位置判定部１４で判定されたカメラ１０の現在の撮像位置を示す撮像位置信号に基づいて画像センサのチャネルの切替えを行う。例えば、カメラ１０が撮像位置Ｃにあれば、その撮像位置Ｃに対応する画像センサのチャネルに切替えられる。差分生成部１６は画像センサに相当するものであり、背景差分法に基づいて動物体を検出する。すなわち、撮像位置判定部１４で判定された現在の撮像位置と該撮像位置に対応した背景参照画像との差分を生成して動物体の領域を検出する。例えば、カメラ１０の撮像位置が「Ｃ」である場合、このときの画像に対応する背景参照画像との差分を生成し、動物体の領域を検出する。背景画像は前回巡回時に得たものである。差分生成部１６は、撮像位置判定部１４で求められた相関演算値が規定の値（閾値）に満たない時は、背景参照画像の更新及び背景参照画像を用いた動物体の検出は行わない。
【００３４】
なお、上記カメラ１０、静止判定部１３及び撮像位置判定部１４は撮像位置判定装置１００を構成する。
【００３５】
次に、本実施の形態の侵入者検知システムの動作を説明する。図２は、本実施の形態の侵入者検知システムにおける主たる処理を行う関数（メイン関数）を示すフローチャートである。図２において、撮像部１１から出力される映像信号を取り込み（ステップＳ１０）、画面の移動方向を算出するベクトル算出を行う（ステップＳ１１）。次いで、画面の移動方向が信頼できるかどうか判定し、信頼性が高い場合に信頼性フラグを生成する（ステップＳ１２）。すなわち、複数のマクロブロックの移動方向が不揃いであれば信頼性が低く、揃っていれば信頼性が高いと判断し、信頼性が高いと判断した場合に信頼性フラグを生成する。
【００３６】
信頼性フラグを生成するための処理を行った後、シーケンシャル処理関数を呼び出し、背景チャネル判定を行う（ステップＳ１３）。すなわち、現在の画像がどの撮像位置に相当するかを判定する。このシーケンシャル処理関数の詳細は後述する。背景チャネル判定処理を行った後、背景参照画像と各種情報（例えば、「テンプレート」、「動きベクトル」、「移動方向」、「閾値」）の読み出し、フレーム間差分及び背景差分を行って動物体の領域を検出する（ステップＳ１４）。そして、動物体の領域を検出することで該動物体の追跡及び発報を行う（ステップＳ１５）。
【００３７】
図３は、上述したシーケンシャル処理関数を示すフローチャートである。図３において、まずカメラ静止判定を行うためのフラグである静止判定フラグを生成し（ステップＳ２０）、生成された静止判定フラグを基にカメラ静止判定を行い（ステップＳ２１）、カメラ１０が移動中であれば本処理を終了する。カメラ１０が静止中であれば、カメラ１０の撮像位置の位置取りが一巡目であるかどうか判定する（ステップＳ２２）。カメラ１０の撮像位置の位置取りが一巡目であれば背景チャンネルを更新し（ステップＳ２３）、次いで背景参照画像を生成して保存する（ステップＳ２４）。この処理後、本処理を終了する。
【００３８】
カメラ１０の撮像位置の位置取り一巡目を経過すると、二巡目以降であると判定し（ステップＳ２２）、保存してある各背景参照画像とカメラ１０で撮像された画像（すなわち、現在の画像）との相関演算値（例えば、ＳＡＤ（Sum of Absolute Difference）演算値）を算出する（ステップＳ２５）。そして、各背景参照画像に対する相関演算値のうち、相関演算値が最小となる撮像位置を検索する（ステップＳ２６）。相関演算値が最小となる背景参照画像が現在の画像と同じ画像と判断できる。なお、背景参照画像と現在の画像が完全に一致する場合、相関演算値はゼロになる（ＳＡＤ演算値の場合）。
【００３９】
ここで、図４は各背景参照画像に対する相関値をグラフ化した図である。横軸は巡回番号、縦軸は相関演算値（例えば、ＳＡＤ演算値）を示す。相関演算値はグラフの上が一番大きく、下がるに従って小さくなる。撮像位置は１０個のポジションあり、カメラ１０の撮像位置を１から１０まで順に振ることで一巡することになる。一巡目は背景参照画像を取得するので、二巡目から現在の画像との相関がとられる。この図では巡回番号１５で相関演算値が最小（相関が最高）になっているので、現在の画像は５番目に位置する画像と一致しているので、カメラ１０は５番目の撮像位置にあることが判る。
【００４０】
図３に戻り、相関演算値が最小となる撮像位置を検索すると背景チャネル設定を行う（ステップＳ２７）。例えばカメラ１０が撮像位置Ｃにあれば、撮像位置Ｃに対応する画像センサのチャネルに切替える。背景チャネル設定後、背景参照画像を呼び出して背景参照画像の学習を行う（ステップＳ２８）。すなわち、相関演算値がゼロでなければ、若干の違いがあるので、その違いの修正を行う。背景参照画像の学習を行った後、本処理を終了する。
【００４１】
以上のように、本実施の形態の侵入者検知システムによれば、カメラ１０がシーケンシャル撮像動作を行う複数の撮像位置のうちいずれかに静止していることを判定し、カメラ１０が静止していると判定した場合、その時の撮像位置にてカメラ１０で撮像された画像と予め保存している背景参照画像とを比較し、両画像間の相関演算値により現在の撮像位置を判定するので、カメラ１０の移動や撮像位置の情報を出力できる機能を持たない一般的なカメラであってもシーケンシャル撮像動作における撮像位置の判定を行うことができる。そして、現在位置に対応した背景画像を用いて動物体の検出を行うので、例えば侵入者検知システムにおいて侵入者を検知することができる。
【００４２】
また、カメラ１０が静止していると判定した時の撮像位置にてカメラ１０で撮像された画像と予め保存している背景参照画像を比較する際、両画像に含まれる高域成分をそれぞれ低減させるので、高い精度で相関演算値を求めることができる。
【００４３】
また、カメラ１０が静止していると判定した時の撮像位置にてカメラ１０で撮像された画像と予め保存している背景参照画像を比較する際、両画像に含まれる特徴点を相互に照合することで両画像に含まれる画素のズレを補正するので、高い精度で相関演算値を求めることができる。
【００４４】
また、予め保存しておく背景参照画像を常に最新のものにするので、常に高い精度で相関値を求めることができる。
【００４５】
また、カメラ１０が静止していると判定した時の撮像位置にてカメラ１０で撮像された画像と予め保存している背景参照画像の相関演算値が規定の値に満たない場合には、背景参照画像の更新及び背景参照画像を用いた動物体の検出は行わないので、誤検出を防止できる。
【００４６】
また、本実施の形態の侵入者検知システムでは、カメラ１０で撮像された画像から一巡判定を行えるので、フレームコードを利用することなくカメラ台数を認識することができる。
【００４７】
なお、以下に列記する機能を追加してもよい。
（１）各撮像位置毎にテーブルを作成し、統計量を基に動作する。
（２）過去の発報統計情報に応じて、当該撮像位置での画像が表示されたときに、赤枠で囲うなどの特別な表示を行う。
（３）カメラ本体に本発明を適用する場合、過去の発報統計情報に応じて各撮像位置での滞在時間（静止撮像時間）を変える。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、カメラの移動や撮像位置の情報を出力できる機能を持たない一般的なカメラでもシーケンシャル撮像動作における撮像位置の判定を行うことができるといった効果を有し、侵入者検知システムなどへの適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る侵入者検知システムの概略構成を示すブロック図
【図２】図１の侵入者検知システムの主たる処理を行う関数（メイン関数）を示すフローチャート
【図３】図２のシーケンシャル処理関数を示すフローチャート
【図４】図１の侵入者検知システムにおける背景参照画像に対する相関値をグラフ化した図
【図５】従来の侵入者検知システムの概略構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００５０】
１０  カメラ
１１  撮像部
１２  駆動部
１３  静止判定部
１４  撮像位置判定部
１５  情報選択部
１６  差分生成部
１００  撮像位置判定装置
【図１】
0005213237.tif 000002
【図２】
0005213237.tif 000003
【図３】
0005213237.tif 000004
【図４】
0005213237.tif 000005
【図５】
0005213237.tif 000006